任务驱动式教学模式在仪器分析课堂教学中的应用
马占玲+夏云生+顾佳丽+张强
[摘 要]仪器分析是一门应用性、实践性很强的学科。基于实践能力的培养，教师可以将任务驱动教学模式应用于仪器分析课堂教学中，给出模式的结构模型，提出组织实施的方案。教学实践证明，采用任务驱动教学方法能激发学生主动学习的积极性，提高学生实际应用能力和创新能力。
[关键词]任务驱动；仪器分析；教学模式；实践能力
[中图分类号] G64 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）04-0033-02
仪器分析是一门应用性、实践性很强的学科。仪器分析技能是应用化学和食品质量安全专业非常重要的专业技能，加强仪器分析课程教学改革，提高学生的分析检验技能是当务之急。
传统的仪器分析教学存在一个很大的缺点，就是理论知识与技能训练间的联系不密切。一些高校对仪器分析课程的教学虽然也进行了一些改革，但是其主要还是对传统教学模式中存在的主要问题进行修正式的改革，没有按照产业界和社会的真正需要，从教学模式上进行根本性的改革和转变。[1]针对地方高校的实际定位，仪器分析课程的教学改革应该更加注重与产业界的密切联系，努力满足产业界对分析化学人才的要求。[2]
任务驱动式教学法是以建构主义教学理论为基础的一种教学新方法[3]，这种教学方法以教师设置好的一系列“任务”为纽带，整个教学过程围绕“任务”来展开，是一种启发式、引导式的教学法。在仪器分析课程教学过程采用任务驱动式的教学法[4][5]，不但能充分地调动学生学习的积极性和主动性，而且可以有效地将理论知识教学和学生实践能力培养有机结合起来。学生通过完成教师布置的任务，建构真正属于自己的知识和技能体系。
二、实施步骤
（一）任务情境的创设
人们常说，兴趣是最好的老师。任务情境的设置需要充分考虑学生的兴趣，激发学生学习的动机，调动学生学习的积极性。学生最感兴趣的是发生在他们身边的，关系到自身健康的食品安全、环境污染、化妆品中有害物质超标等事件。在仪器分析教学中，可以选择不同的事件为背景，比如学习液相色谱可以以果蔬中农药残留，学习电位分析法以医院血糖测量，学习原子发射光谱法以海产品中重金属污染，学习原子吸收以儿童玩具铅超标等耳熟能详的事件为背景，以其实际分析过程为任务情境，采用录像、动画、图片等方式展示出来。这些问题情境可以充分激发学生的好奇心和求知欲。
（二）任务设计
在任务驱动式的教学方法中，任务设计是关键。任务设计应能够充分调动学生的创造思维，鼓励学生多角度、多层面地考虑问题。仪器分析教学要根据教学内容设计出若干个任务，其中包括主任务和子任务。学生在不同阶段完成不同的任务。所谓主任务，就是准备用什么仪器来检测什么物质。在主任务的驱动下根据不同的分析方法所涉及的知识和技能设置教学环节，在每一教学环节前提出子任务。子任务包括各主要知识和技能点。
任务的设置既要有实用性，又要有一定的深度。因为本科教学不同于专科教学，学生对知识的掌握不但要知道“是什么” 还要知道“为什么”。在仪器分析教学中，学生不但要知道有关仪器结构、操作等基本知识，即“是什么”；还应该掌握仪器的原理，实验条件选择的理论依据，即“为什么”。所以任务的设置应将二者均涵盖其中。
（三）在“任务”的驱动下，进行知识和技能的探究
在教学过程中，教师要以“任务”为主线，针对完成任务的过程环节来探究相关课程内容。在知识的探究过程中，可以采用多种教学法。所谓“教学有法，教无定法”，任何一种教学方法都有其适用的范围，不可能具有普遍适用性。仪器分析课程教学内容非常丰富，由于内容不同，学生的学习情况不同，可采取的教学方式也会很丰富，不应拘泥于一种。
教学方式具体方法可以包括：1.通过自学法获得知识。对于相对较简单的知识，可以通过教师引导，学生通过自己课上看书、查找资料等自学手段获得答案。2.通过讨论获得知识：将学生分成若干小组，通过组内学习，讨论获得答案。3.直观教学法：有关仪器的内部结构、原理等不易理解和想象的知识，可以通过多媒体等直观材料，采用启发式教学法获得答案。4.采用“实验室”现场教学法等。
无论采用上述哪一种教学方法，教师在课前都要进行充分的准备，主要准备仪器分析实践录像和多媒体素材，内容包括仪器分析实验教学录像、仪器结构的展示， 规范操作方法和使用注意事项，以及具体实验中遇到的实际问题等相关内容，并使之与理论知识相关联。总之，教师采取的教学方法旨在充分调动学生的积极性，使他们能够主动地探索知识，而不是被动地接受知识。
（四）学生利用“虚拟仿真实验室”进行仪器操作练习
由于仪器分析实验室场地有限、仪器设备台数相对较少等条件的制约，无法满足学生随时进行训练的需求，更无法满足学生在课堂上练习的需要。在相关任务完成之后，学生可以运用虚拟仿真实验对分析任务进行练习。虚拟仿真实验就是利用计算机真實地展现仪器的内部结构，模拟仪器设备运行时的状态，再现实验过程和各个操作环节，使学生在逼真的操作环境中训练，在实验过程中对设置的参数及实验结果进行实时分析。[6]在模拟练习的过程中，学生能够将完成分析任务所需的知识和实践技能有机整合在一起，有效地将知识转化为技能。
（五）学生在实验室，完成分析任务
学生在掌握完成主任务所需的知识和技能后，进行分组实验，完成课程开头所设定的分析任务。在分析过程中，教师要引导学生运用所学的知识对分析条件进行选择和探究。学生通过仪器分析实验能够对课堂上所学的知识和实验技能进行加强、提高。
三、应用示例
下面以气相色谱教学过程为例，介绍任务驱动教学法的具体应用。
气相色谱法的教学，问题情境的设计可以以环境污染为背景，指出环境污染对人体伤害较大的物质有苯系列物，甲醛，放射性物质等。那么，如果要测定胶粘剂中苯系列物，需用到气相色谱，并展示用气相色谱分析实际操作过程。根据这一问题情境可以提出以下问题：
如何用气相色谱来分析苯，甲苯、邻二甲苯，间二甲苯，对二甲苯的含量？这是主任务。然后根据主要任务，提出以下子任务：
1.气相色谱是如何将各种物质分开的？——进行气相色谱分离原理的探究。
2.分析所用的气相色谱仪由哪几部分组成？——进行气相色谱仪结构的探究。详细地进行载气系统，进样系统、分离系统、检测系统的学习。
3.如何根据色谱图进行定性、定量分析？——进行气相色谱定性、定量分析方法的探究。
4.如何进行测量？——在引导学生学习完成相关理论知识后，采用录像方法和学生一起学习气相色谱的操作步骤和使用注意事项。
在以上每个子任务中，随着教学过程的进行，根据知识点又可以提出许多小问题，然后引导学生采用各种措施一一进行探究。最后采用模拟仿真软件，引导学生进行测量胶粘剂中苯系列物的模拟实验，对所学的知识进行巩固、强化。
四、小结
在仪器分析中，教师可采用任务驱动教学法，以学生为本，始终把学生作为学习的主体，以任务作为驱动展开教学。实践证明，学生在完成一个与他们的实际生活密切相关且比较有趣的任务时，他们会专心致志、乐此不疲。采用这一教学模式可以有效改善当前学生盲目听讲、学不知何用、兴趣低下的现状。在探究任务的过程中，将理论性知识与仪器的使用方法、注意事项等实践性知识整合在一起，能有效地提高学生分析问题、解决问题的能力。这种教学法打破了传统的以教师教为主的教学方式，正逐步成为课程教学改革中具有代表性的教学模式之一。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 李升福，闻海波.浅谈仪器分析教学改革[J].中国科教创新导刊，2010（28）：56-57.
[2] 石建屏，李新.任务驱动模式在《仪器分析》课程教学中的应用[J].邢台职业技术学院学报，2012（1）：16-19.
[3] 莫志慧.基于任务驱动教学策略的计算机应用基础实训软件研究现状分析[J].大学教育，2013（5）：35-36.
[4] 刘凤娟.论任务驱动式教学在教育技术学专业课程教学中的应用[J].咸宁学院学报，2010（11）：204-205.
[5] 鄭豪.基于任务驱动和项目驱动的“软件工程”教学研究[J].中国电力教育，2011（4）：101-102.
[6] 贾彦荣，周宝成，徐火英，张伟.仪器分析虚拟仿真实验系统的应用与构建研究[J].浙江理工大学学报（社会科学版），2016（3）：303-307.
[责任编辑：刘凤华]
[摘 要]仪器分析是一门应用性、实践性很强的学科。基于实践能力的培养，教师可以将任务驱动教学模式应用于仪器分析课堂教学中，给出模式的结构模型，提出组织实施的方案。教学实践证明，采用任务驱动教学方法能激发学生主动学习的积极性，提高学生实际应用能力和创新能力。
[关键词]任务驱动；仪器分析；教学模式；实践能力
[中图分类号] G64 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）04-0033-02
仪器分析是一门应用性、实践性很强的学科。仪器分析技能是应用化学和食品质量安全专业非常重要的专业技能，加强仪器分析课程教学改革，提高学生的分析检验技能是当务之急。
传统的仪器分析教学存在一个很大的缺点，就是理论知识与技能训练间的联系不密切。一些高校对仪器分析课程的教学虽然也进行了一些改革，但是其主要还是对传统教学模式中存在的主要问题进行修正式的改革，没有按照产业界和社会的真正需要，从教学模式上进行根本性的改革和转变。[1]针对地方高校的实际定位，仪器分析课程的教学改革应该更加注重与产业界的密切联系，努力满足产业界对分析化学人才的要求。[2]
任务驱动式教学法是以建构主义教学理论为基础的一种教学新方法[3]，这种教学方法以教师设置好的一系列“任务”为纽带，整个教学过程围绕“任务”来展开，是一种启发式、引导式的教学法。在仪器分析课程教学过程采用任务驱动式的教学法[4][5]，不但能充分地调动学生学习的积极性和主动性，而且可以有效地将理论知识教学和学生实践能力培养有机结合起来。学生通过完成教师布置的任务，建构真正属于自己的知识和技能体系。
二、实施步骤
（一）任务情境的创设
人们常说，兴趣是最好的老师。任务情境的设置需要充分考虑学生的兴趣，激发学生学习的动机，调动学生学习的积极性。学生最感兴趣的是发生在他们身边的，关系到自身健康的食品安全、环境污染、化妆品中有害物质超标等事件。在仪器分析教学中，可以选择不同的事件为背景，比如学习液相色谱可以以果蔬中农药残留，学习电位分析法以医院血糖测量，学习原子发射光谱法以海产品中重金属污染，学习原子吸收以儿童玩具铅超标等耳熟能详的事件为背景，以其实际分析过程为任务情境，采用录像、动画、图片等方式展示出来。这些问题情境可以充分激发学生的好奇心和求知欲。
（二）任务设计
在任务驱动式的教学方法中，任务设计是关键。任务设计应能够充分调动学生的创造思维，鼓励学生多角度、多层面地考虑问题。仪器分析教学要根据教学内容设计出若干个任务，其中包括主任务和子任务。学生在不同阶段完成不同的任务。所谓主任务，就是准备用什么仪器来检测什么物质。在主任务的驱动下根据不同的分析方法所涉及的知识和技能设置教学环节，在每一教学环节前提出子任务。子任务包括各主要知识和技能点。
任务的设置既要有实用性，又要有一定的深度。因为本科教学不同于专科教学，学生对知识的掌握不但要知道“是什么” 还要知道“为什么”。在仪器分析教学中，学生不但要知道有关仪器结构、操作等基本知识，即“是什么”；还应该掌握仪器的原理，实验条件选择的理论依据，即“为什么”。所以任务的设置应将二者均涵盖其中。
（三）在“任务”的驱动下，进行知识和技能的探究
在教学过程中，教师要以“任务”为主线，针对完成任务的过程环节来探究相关课程内容。在知识的探究过程中，可以采用多种教学法。所谓“教学有法，教无定法”，任何一种教学方法都有其适用的范围，不可能具有普遍适用性。仪器分析课程教学内容非常丰富，由于内容不同，学生的学习情况不同，可采取的教学方式也会很丰富，不应拘泥于一种。
教学方式具体方法可以包括：1.通过自学法获得知识。对于相对较简单的知识，可以通过教师引导，学生通过自己课上看书、查找资料等自学手段获得答案。2.通过讨论获得知识：将学生分成若干小组，通过组内学习，讨论获得答案。3.直观教学法：有关仪器的内部结构、原理等不易理解和想象的知识，可以通过多媒体等直观材料，采用启发式教学法获得答案。4.采用“实验室”现场教学法等。
无论采用上述哪一种教学方法，教师在课前都要进行充分的准备，主要准备仪器分析实践录像和多媒体素材，内容包括仪器分析实验教学录像、仪器结构的展示， 规范操作方法和使用注意事项，以及具体实验中遇到的实际问题等相关内容，并使之与理论知识相关联。总之，教师采取的教学方法旨在充分调动学生的积极性，使他们能够主动地探索知识，而不是被动地接受知识。
（四）学生利用“虚拟仿真实验室”进行仪器操作练习
由于仪器分析实验室场地有限、仪器设备台数相对较少等条件的制约，无法满足学生随时进行训练的需求，更无法满足学生在课堂上练习的需要。在相关任务完成之后，学生可以运用虚拟仿真实验对分析任务进行练习。虚拟仿真实验就是利用计算机真實地展现仪器的内部结构，模拟仪器设备运行时的状态，再现实验过程和各个操作环节，使学生在逼真的操作环境中训练，在实验过程中对设置的参数及实验结果进行实时分析。[6]在模拟练习的过程中，学生能够将完成分析任务所需的知识和实践技能有机整合在一起，有效地将知识转化为技能。
（五）学生在实验室，完成分析任务
学生在掌握完成主任务所需的知识和技能后，进行分组实验，完成课程开头所设定的分析任务。在分析过程中，教师要引导学生运用所学的知识对分析条件进行选择和探究。学生通过仪器分析实验能够对课堂上所学的知识和实验技能进行加强、提高。
三、应用示例
下面以气相色谱教学过程为例，介绍任务驱动教学法的具体应用。
气相色谱法的教学，问题情境的设计可以以环境污染为背景，指出环境污染对人体伤害较大的物质有苯系列物，甲醛，放射性物质等。那么，如果要测定胶粘剂中苯系列物，需用到气相色谱，并展示用气相色谱分析实际操作过程。根据这一问题情境可以提出以下问题：
如何用气相色谱来分析苯，甲苯、邻二甲苯，间二甲苯，对二甲苯的含量？这是主任务。然后根据主要任务，提出以下子任务：
1.气相色谱是如何将各种物质分开的？——进行气相色谱分离原理的探究。
2.分析所用的气相色谱仪由哪几部分组成？——进行气相色谱仪结构的探究。详细地进行载气系统，进样系统、分离系统、检测系统的学习。
3.如何根据色谱图进行定性、定量分析？——进行气相色谱定性、定量分析方法的探究。
4.如何进行测量？——在引导学生学习完成相关理论知识后，采用录像方法和学生一起学习气相色谱的操作步骤和使用注意事项。
在以上每个子任务中，随着教学过程的进行，根据知识点又可以提出许多小问题，然后引导学生采用各种措施一一进行探究。最后采用模拟仿真软件，引导学生进行测量胶粘剂中苯系列物的模拟实验，对所学的知识进行巩固、强化。
四、小结
在仪器分析中，教师可采用任务驱动教学法，以学生为本，始终把学生作为学习的主体，以任务作为驱动展开教学。实践证明，学生在完成一个与他们的实际生活密切相关且比较有趣的任务时，他们会专心致志、乐此不疲。采用这一教学模式可以有效改善当前学生盲目听讲、学不知何用、兴趣低下的现状。在探究任务的过程中，将理论性知识与仪器的使用方法、注意事项等实践性知识整合在一起，能有效地提高学生分析问题、解决问题的能力。这种教学法打破了传统的以教师教为主的教学方式，正逐步成为课程教学改革中具有代表性的教学模式之一。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 李升福，闻海波.浅谈仪器分析教学改革[J].中国科教创新导刊，2010（28）：56-57.
[2] 石建屏，李新.任务驱动模式在《仪器分析》课程教学中的应用[J].邢台职业技术学院学报，2012（1）：16-19.
[3] 莫志慧.基于任务驱动教学策略的计算机应用基础实训软件研究现状分析[J].大学教育，2013（5）：35-36.
[4] 刘凤娟.论任务驱动式教学在教育技术学专业课程教学中的应用[J].咸宁学院学报，2010（11）：204-205.
[5] 鄭豪.基于任务驱动和项目驱动的“软件工程”教学研究[J].中国电力教育，2011（4）：101-102.
[6] 贾彦荣，周宝成，徐火英，张伟.仪器分析虚拟仿真实验系统的应用与构建研究[J].浙江理工大学学报（社会科学版），2016（3）：303-307.
[责任编辑：刘凤华]
